JP2972688B2 - 航空機用発電機の定速駆動装置およびトラクション変速装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、航空機に搭載された発電機をエ
ンジントルクによって駆動する航空機用発電機の定速駆
動装置および発電機を含む航空機用発電装置に関する。
また本発明は、変速比が連続可変であるトラクション変
速装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】航空機には計器、通信機器、照明、空調
機器、防氷ヒータ等の電気設備に電力を供給するための
発電機が搭載され、たとえば２つのジェットエンジンを
持つ大型旅客機では１００ｋＶＡ級の大型発電機が各エ
ンジンに搭載されている。エンジンには、タービントル
クを分流して油圧ポンプ等の各種機器を駆動するための
アクセサリ駆動軸が設けられており、このアクセサリ駆
動軸が発電機の駆動源となる。

【０００３】航空機のエンジン回転数は、着陸時のアイ
ドリング状態から離陸時の加速状態まで大きく変化し、
一般には５０００ｒｐｍ〜１００００ｒｐｍ程度の範囲
で連続的に変化する。一方、発電機の仕様として４００
Ｈｚ±７Ｈｚの交流出力が規定され、発電機の駆動軸で
は１２０００ｒｐｍまたは２４０００ｒｐｍの定速回転
数が要求される。従って、エンジン出力を増速ギヤ等を
介してそのまま発電機に連結すると、発電機の回転数が
大きく変化するため、何らかの補償機構が必要になる。

【０００４】従来の補償機構として、１）油圧ポンプ、
油圧モータ、差動歯車を組み合わせた無段変速機構をア
クセサリ駆動軸と発電機と間に介在させて、エンジン回
転数の変動を吸収して発電機を定速駆動するようにした
機械式のハイドロメカニカル式ＣＳＤ(Constant Speed
Drive)と、２）周波数変動がある発電機出力を半導体素
子でスイッチングして一定周波数の交流出力に変換する
電気式のＶＳＣＦ(Variable Speed Constant Frequency
)とが広く採用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前者の機械式のもの
は、部品点数が多く機構が複雑であり、油圧への変換損
失等によって約６５％という低い伝達効率しか達成でき
ず、しかも高価格である。

【０００６】後者の電気式のものは、最近普及しつつあ
るが、大電力を制御しているため発熱量が極めて多くな
り、大型の冷却機構が必要で、全体の重量は機械式より
重くなる。しかも半導体の信頼性が機械式より低いた
め、安全および軽量化を優先すると機械式の方が依然と
して採用率が高い。

【０００７】本発明の目的は、小型軽量で高い伝達効率
を実現できる航空機用発電機の定速駆動装置および航空
機用発電装置を提供することである。また本発明の目的
は、小型軽量で高い伝達効率を実現できるトラクション
変速装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、航空機エンジ
ンからの駆動トルクが供給される入力軸と、該入力軸と
連結し、変速比が連続可変であるトラクション変速機構
と、該トラクション変速機構によって変速された駆動ト
ルクを航空機用発電機に供給するための出力軸と、出力
軸が所定回転数を保つように、トラクション変速機構の
変速比を制御するための回転数制御手段とを備え、前記
トラクション変速機構は、入力軸と連動する入力ディス
クと、出力軸と連動する出力ディスクと、入力ディスク
および出力ディスクの間に介在する伝動ローラと、伝動
ローラおよび入力ディスクの各回転軸に対して垂直な軸
回りに伝動ローラを首振り自在に支持するためのヨーク
部材と、ヨーク部材を入力ディスクの回転軸に沿って引
張り、伝動ローラを入力ディスク側に引き寄せることに
よって伝動ローラの押付力を発生するためのアクチュエ
ータとを含むことを特徴とする航空機用発電機の定速駆
動装置である。

【０００９】本発明に従えば、入力軸と出力軸との間に
変速比が連続可変であるトラクション変速機構を設ける
ことによって、出力軸回転数と入力軸回転数との関係を
連続的に制御することができる。さらに、トラクション
変速機構の変速比を制御するための回転数制御手段を設
けて、出力軸回転数が一定になるようにフィードバック
動作を行うことによって、入力軸回転数の変動を解消で
きる。従って、航空機エンジンの回転数が大きく変動し
た場合でも、航空機用発電機を一定回転数で駆動するこ
とができる。なお、回転数制御手段として、出力軸の回
転運動を取り出してトラクション変速機構の制御入力と
する機械式フィードバック制御や、出力軸回転数をいっ
たん電気信号に変換してトラクション変速機構の制御入
力とするて電気式フィードバック制御などが考えられ
る。またトラクション変速機構に関して、伝動ローラの
押付力を発生する機構をディスク回転軸とは別個に設け
ることが可能になり、しかもアクチュエータがヨーク部
材を介して伝動ローラを直接引き寄せるようになるた
め、ローラ押付力の制御が高精度かつ容易になる。一般
のトラクション変速機構では、入力ディスク側の軸力発
生機構が軸力を発生して、入力ディスクを介してローラ
押付力を間接的に制御しているため、機構が複雑であ
る。また、軸力発生機構として、対向する２つのカム面
にカムローラを介在させて、カム面のトルク差に応じた
軸力を発生する機構を用いた場合、カムローラの転がり
摩擦等によってトルク差と軸力との間に若干のヒステリ
シス特性が存在する。さらに、高速回転時にはカムロー
ラに大きな遠心力が作用するため、カムローラの支持部
での摩擦が大きくなり、転がりが阻害される可能性があ
る。また、カム面のトルク差が負になる逆トルクが作用
すると、伝動ローラが入力ディスクから離れてしまうた
め、この対策として何らかのバイアス軸力機構を設けて
いる。一方、アクチュエータが伝動ローラを直接駆動す
る構成を採ることによって、上記のようなカムローラに
特有の対策が不要となる。

【００１０】また、トラクション変速機構は、ハーフト
ロイダル型ＣＶＴ(ContinuouslyVariable Transmissin)
やフルトロイダル型ＣＶＴなどで構成され、小型軽量
で低損失の変速機構を実現することができる。また、こ
うしたトラクション変速機構をエンジン出力のように高
速回転する伝達系に連結することによって、最大許容ト
ルクが小さくて済むため、装置全体の小型軽量化に寄与
する。

【００１１】また本発明は、航空機エンジンからの駆動
トルクが供給される入力軸と、該入力軸と連結し、変速
比が連続可変であるトラクション変速機構と、該トラク
ション変速機構によって変速された駆動トルクを航空機
用発電機に供給するための出力軸と、出力軸が所定回転
数を保つように、トラクション変速機構の変速比を制御
するための回転数制御手段とを備え、前記トラクション
変速機構は、入力軸と連動する入力ディスクと、出力軸
と連動する出力ディスクと、入力ディスクおよび出力デ
ィスクの間に介在する伝動ローラと、伝動ローラから入
力ディスクおよび出力ディスクに対して、伝動ローラの
回転軸方向に押付力を発生する押付力発生機構を備える
ことを特徴とする航空機用発電機の定速駆動装置であ
る。

【００１２】本発明に従えば、入力軸と出力軸との間に
変速比が連続可変であるトラクション変速機構を設ける
ことによって、出力軸回転数と入力軸回転数との関係を
連続的に制御することができる。さらに、トラクション
変速機構の変速比を制御するための回転数制御手段を設
けて、出力軸回転数が一定になるようにフィードバック
動作を行うことによって、入力軸回転数の変動を解消で
きる。従って、航空機エンジンの回転数が大きく変動し
た場合でも、航空機用発電機を一定回転数で駆動するこ
とができる。なお、回転数制御手段として、出力軸の回
転運動を取り出してトラクション変速機構の制御入力と
する機械式フィードバック制御や、出力軸回転数をいっ
たん電気信号に変換してトラクション変速機構の制御入
力とするて電気式フィードバック制御などが考えられ
る。またトラクション変速機構に関して、伝動ローラの
回転軸方向に押付力を発生する押付力発生機構を設ける
ことによって、伝動ローラの傾転角が変化しても、押付
力の方向と各ディスクの接触面での接線方向との成す角
度αが一定になるため、接触面法線方向に働く有効押付
力も一定に保たれる。そのため、トラクション変速機構
の変速比が増速側あるいは減速側に大きく変化しても、
有効押付力が安定に作用するため、伝動ローラと各ディ
スクとの間のトルク伝達が確実に行われる。さらに、角
度αが小さくなるように伝動ローラおよび各ディスクの
形状を設計することによって、くさび効果により小さい
押付力で大きな有効押付力を発生することができ、押付
力発生機構の小型軽量化が可能になる。

【００１３】

【００１４】

【００１５】また本発明は、前記回転数制御手段は、出
力軸の回転数を検出するための回転数検出手段と、該回
転数検出手段からの検出信号に基づいて、トラクション
変速機構の変速比を制御するための制御回路とで構成さ
れることを特徴とする。

【００１６】本発明に従えば、回転数検出手段が出力軸
回転数を検出して、制御回路がトラクション変速機構の
変速比を制御することによって、出力軸回転数の安定化
を容易に実現できる。こうした電気的なフィードバック
制御を用いることによって、伝達関数の調整が容易にな
るため、航空機用発電機の駆動回転数を高精度で制御す
ることができる。

【００１７】また本発明は、前記制御回路は、航空機エ
ンジンの動作状態を示すエンジン状態量が入力され、エ
ンジン状態量の変化に基づいて入力軸回転数の変化を予
測して、出力軸回転数を安定化することを特徴とする。

【００１８】本発明に従えば、スロットル操作量や燃料
流量などのエンジン状態量を制御回路に入力することに
よって、制御回路はエンジン回転数が変化する要因を前
もって知ることが可能になる。そのため、エンジン回転
数が実際に変化する前にエンジン回転数の変化をある程
度予測でき、より最適な伝達関数を設定できるため、航
空機用発電機の駆動回転数をより高精度で制御できる。

【００１９】また本発明は、上記の定速駆動装置と、出
力軸によって駆動され、電力を発生するための発電機と
を備えることを特徴とする航空機用発電装置である。

【００２０】本発明に従えば、入力軸と出力軸との間に
変速比が連続可変であるトラクション変速機構を設ける
ことによって、出力軸回転数と入力軸回転数との関係を
連続的に制御することができる。さらに、トラクション
変速機構の変速比を制御するための回転数制御手段を設
けて、出力軸回転数が一定になるようにフィードバック
動作を行うことによって、入力軸回転数の変動を解消で
きる。従って、航空機エンジンの回転数が大きく変動し
た場合でも、航空機用発電機を一定回転数で駆動するこ
とができる。

【００２１】また本発明は、入力軸と連動する入力ディ
スクと、出力軸と連動する出力ディスクと、入力ディス
クおよび出力ディスクの間に介在する伝動ローラと、伝
動ローラおよび入力ディスクの各回転軸に対して垂直な
軸回りに伝動ローラを首振り自在に支持するためのヨー
ク部材と、ヨーク部材を入力ディスクの回転軸に沿って
引張り、伝動ローラを入力ディスク側に引き寄せること
によって伝動ローラの押付力を発生するためのアクチュ
エータとを含むことを特徴とするトラクション変速装置
である。

【００２２】本発明に従えば、伝動ローラの押付力を発
生する機構をディスク回転軸とは別個に設けることが可
能になり、しかもアクチュエータがヨーク部材を介して
伝動ローラを直接引き寄せるようになるため、ローラ押
付力の制御が高精度かつ容易になる。一般のトラクショ
ン変速機構では、入力ディスク側の軸力発生機構が軸力
を発生して、入力ディスクを介してローラ押付力を間接
的に制御しているため、機構が複雑である。また、軸力
発生機構として、対向する２つのカム面にカムローラを
介在させて、カム面のトルク差に応じた軸力を発生する
機構を用いた場合、カムローラの転がり摩擦等によって
トルク差と軸力との間に若干のヒステリシス特性が存在
する。さらに、高速回転時にはカムローラに大きな遠心
力が作用するため、カムローラの支持部での摩擦が大き
くなり、転がりが阻害される可能性がある。また、カム
面のトルク差が負になる逆トルクが作用すると、伝動ロ
ーラが入力ディスクから離れてしまうため、この対策と
して何らかのバイアス軸力機構を設けている。一方、ア
クチュエータが伝動ローラを直接駆動する構成を採るこ
とによって、上記のようなカムローラに特有の対策が不
要となる。

【００２３】また本発明は、入力軸と連動する入力ディ
スクと、出力軸と連動する出力ディスクと、入力ディス
クおよび出力ディスクの間に介在する伝動ローラと、伝
動ローラから入力ディスクおよび出力ディスクに対し
て、伝動ローラの回転軸方向に押付力を発生する押付力
発生機構を備えることを特徴とするトラクション変速装
置である。

【００２４】本発明に従えば、伝動ローラの回転軸方向
に押付力を発生する押付力発生機構を設けることによっ
て、伝動ローラの傾転角が変化しても、押付力の方向と
各ディスクの接触面での接線方向との成す角度αが一定
になるため、接触面法線方向に働く有効押付力も一定に
保たれる。そのため、トラクション変速機構の変速比が
増速側あるいは減速側に大きく変化しても、有効押付力
が安定に作用するため、伝動ローラと各ディスクとの間
のトルク伝達が確実に行われる。さらに、角度αが小さ
くなるように伝動ローラおよび各ディスクの形状を設計
することによって、くさび効果により小さい押付力で大
きな有効押付力を発生することができ、押付力発生機構
の小型軽量化が可能になる。

【００２５】

【００２６】

【００２７】

【００２８】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る航空機用発
電装置の一例を示す構成図である。航空機用発電装置１
は、航空機に搭載された発電機２と、航空機エンジンか
らの駆動トルクを発電機２に伝達し、発電機２の駆動回
転数を一定に保持するための定速駆動装置１０などで構
成される。

【００２９】発電機２は、定速駆動装置１０の出力軸２
３と連結した駆動軸３と、駆動軸３と一体的に回転する
回転子４と、回転子４の周囲に近接配置された固定子５
などで構成され、回転子４がたとえば２４０００ｒｐｍ
の回転数で回転することによって、固定子５のコイルに
４００Ｈｚの交流電力が発生する。

【００３０】定速駆動装置１０は、航空機エンジンのア
クセサリ駆動軸７に連結される入力軸１１と、発電機２
の駆動軸３に連結される出力軸２３と、入力軸１１およ
び出力軸２３の間に介在し、変速比が連続可変であるト
ラクション変速機構などで構成される。アクセサリ駆動
軸７は凹型のスプライン軸で形成され、入力軸１１は凸
型のスプライン軸で形成され、両者は着脱自在で軸方向
変位が許容され、回転トルクだけが伝達される。発電機
２の駆動軸３および出力軸２３も同様なスプライン軸に
よる接続機構が採られる。

【００３１】トラクション変速機構は、入力軸１１と連
動して回転する入力ディスク２０と、出力軸２３と連動
して回転する出力ディスク２２と、入力ディスク２０お
よび出力ディスク２２の間に介在する伝動ローラ２１
と、伝動ローラ２１の押付力を発生するための軸力発生
機構１２などで構成される。伝動ローラ２１は、トラニ
オンと呼ばれる支持部材によって、ローラ軸回りの回転
を許容し、かつローラ軸およびディスク回転軸を含む平
面内で傾転自在に支持されている。

【００３２】伝動ローラ２１と入力ディスク２０とが接
触する位置をディスク回転軸から測った距離を入力側接
触半径Ｒｉとし、伝動ローラ２１と出力ディスク２２と
が接触する位置をディスク回転軸から測った距離を出力
側接触半径Ｒｏとし、入力軸１１および入力ディスク２
０の回転数をＮｉとし、出力軸２３および出力ディスク
２２の回転数をＮｏとすると、変速比Ｎｏ／Ｎｉ＝Ｒｉ
／Ｒｏという関係が成立する。そこで、伝動ローラ２１
の傾転角を制御することによって、各接触半径Ｒｉ、Ｒ
ｏが連続的に変化するため、変速比Ｎｏ／Ｎｉを連続的
に変化させることが可能になる。

【００３３】発電機２の駆動回転数を２４０００ｒｐｍ
に保持するために、アクセサリ駆動軸７の回転数が増加
した場合にはその分変速比Ｎｏ／Ｎｉを小さくし、アク
セサリ駆動軸７の回転数が減少した場合にはその分変速
比Ｎｏ／Ｎｉを大きくする必要がある。航空機エンジン
の回転数がたとえば４８００ｒｐｍ〜９６００ｒｐｍの
範囲で変化する場合には、変速比Ｎｏ／Ｎｉを５から
２．５の範囲で制御することになる。発電機２の駆動回
転数が航空機エンジンの回転数より常に大きいため、ト
ラクション変速機構は常に増速モードになる。

【００３４】したがって、半径比Ｒｉ／Ｒｏも２．５か
ら５の範囲で変化するため、各ディスク２０、２２のロ
ーラ接触面もその範囲に対応できる寸法で充分となる。
そこで、出力ディスク２２の外径を入力ディスク２０の
外径より小さく形成し、各ディスクの形状を非対称に形
成することによって、出力ディスク２２の小型軽量化が
可能となり、装置全体の小型軽量化を図ることができ
る。

【００３５】一方、変速比Ｎｏ／Ｎｉを制御するための
回転数制御手段は、出力軸２３に取り付けられ、円周方
向に沿って周期的な形状変化を有するパルス円板９１
と、パルス円板９１の回転数を電気的、磁気的または光
学的に検出するための回転数センサ９２と、回転数セン
サ９２からの検出信号Ｓ１に基づいて、トラクション変
速機構の変速比を指示する制御信号Ｓ３を出力するため
の制御計算機９０などで構成される。なお、回転数セン
サ９２からの信号の代わりに、発電機２の出力電圧の周
波数成分を取り出して、回転数を表す検出信号Ｓ１とし
て制御に使用することも可能である。

【００３６】制御計算機９０は、回転数センサ９２で検
出される出力軸回転数Ｎｏが所定値に保たれるようにフ
ィードバック制御を行うことによって、発電機２の駆動
回転数を高精度で制御する。制御計算機９０は、制御プ
ログラムに従って演算処理を行っており、個々のエンジ
ン特性や発電機特性等に応じてフィードバック制御の伝
達関数を任意に設定できるため、高精度な回転数制御を
実現できる。なお、こうしたフィードバック制御をアナ
ログ回路で実現することも可能である。

【００３７】さらに、より高精度な回転数制御を実現す
るために、制御計算機９０には、航空機の飛行制御計算
機（不図示）からエンジンの動作状態を示すエンジン状
態量、たとえばスロットル操作量や燃料流量などを示す
状態信号Ｓ２が入力される。エンジンの質量はかなり大
きいため、燃料流量が急速に変化してもエンジン回転数
は比較的ゆっくりとした応答を示す。制御回路９０は状
態信号Ｓ２に基づいてエンジン回転数が変化する要因を
前もって知ることによって、エンジン回転数が実際に変
化する前にエンジン回転数の変化をある程度予測でき、
より最適な伝達関数を調整することによって発電機２の
駆動回転数をより高精度で制御できる。

【００３８】図１のトラクション変速機構は、１組の伝
動ローラ２１、入力ディスク２０および出力ディスク２
２から成るシングルキャビティ式のものを示したが、ダ
ブルキャビティ式のものも同様に適用できる。

【００３９】図２は、航空機用発電装置の他の例を示す
構成図である。これは、ダブルキャビティ式のトラクシ
ョン変速機構を使用した例であり、軸力発生機構７２、
入力ディスク７３、伝動ローラ７４、出力ディスク７５
から成る第１変速機構と、軸力発生機構７６、入力ディ
スク７７、伝動ローラ７８、出力ディスク７９から成る
第２変速機構とを含む。

【００４０】アクセサリ駆動軸７から入力軸１１に供給
された駆動トルクは、歯車７０、７１を介して第１変速
機構および第２変速機構に分流される。伝動ローラ７
４、７８の傾転角は互いに一致するように制御され、第
１変速機構および第２変速機構の変速比も一致する。出
力ディスク７５と出力ディスク７９は中空軸構造を介し
て一体的に回転し、発電機２を駆動する。

【００４１】図３は、航空機用発電装置のさらに他の例
を示す構成図である。これも、ダブルキャビティ式のト
ラクション変速機構を使用した例であり、軸力発生機構
７２、入力ディスク７３、伝動ローラ７４、出力ディス
ク７５から成る第１変速機構と、入力ディスク７７、伝
動ローラ７８、出力ディスク７９から成る第２変速機構
とを含み、入力ディスク７３、７７が中空軸構造を介し
て連結され一体的に回転する。

【００４２】入力軸１１に供給された駆動トルクは、歯
車７０、７１を介して第１変速機構の入力ディスク７３
および第２変速機構の入力ディスク７７に分流される。
伝動ローラ７４、７８の傾転角は互いに一致するように
制御され、第１変速機構および第２変速機構の変速比も
一致する。出力ディスク７５と出力ディスク７９からの
出力トルクは歯車８０、８１を介して、発電機２を駆動
する。

【００４３】こうしたダブルキャビティ式は、シングル
キャビティ式と比べて、伝動ローラ７４、７８の接触面
積が増加するため、耐久性や寿命の点で好ましく、さら
に軸力が内部で完結するため、効率が向上する。一方、
シングルキャビティ式は、入力ディスク、出力ディスク
および伝動ローラ等の１組分だけで構成可能であり、し
かも航空機用発電機の駆動トルクは比較的小さいため、
航空機に搭載するには簡単かつ小型軽量なシングルキャ
ビティ式がより好ましい。

【００４４】図４は、定速駆動装置１０の第１実施形態
を示す構成図である。まずトラクション変速機構につい
て説明する。入力ディスク２０および出力ディスク２２
の間には伝動ローラ２１が介在している。入力ディスク
２０と伝動ローラ２１とが接触する面２０ｂおよび出力
ディスク２２と伝動ローラ２１とが接触する面２２ａは
トロイダル曲面状に形成され、伝動ローラ２１の傾転角
が変化しても各ディスク２０、２２と伝動ローラ２１と
の接触が常に保たれる。入力ディスク２０はスプライン
軸受１９を介して貫通軸部材１８に軸支され、入力ディ
スク２０の軸方向変位を許容している。

【００４５】伝動ローラ２１はスラスト軸受３０および
ラジアル軸受３１によって軸支され、さらに伝動ローラ
２１を傾転中心Ｍの回りに傾転自在に支持し制御するた
めのトラニオン３２が設けられる。伝動ローラ２１はデ
ィスク回転軸の回りに対称的に複数（図４では２個）配
置され、伝動ローラ２１の傾転角が変化することによっ
て、入力側接触半径Ｒｉおよび出力側接触半径Ｒｏが変
化する。

【００４６】出力ディスク２２はトルクを出力する出力
軸２３と一体的に形成され、ラジアル軸受４０を介して
貫通軸部材１８に回転可能に軸支され、さらにアンギュ
ラ軸受４１を介してハウジングに軸支されて軸方向変位
が規制される。

【００４７】変速比Ｎｏ／Ｎｉをたとえば５から２．５
の範囲で制御する場合、半径比Ｒｉ／Ｒｏも２．５から
５の範囲で変化する。そのため出力ディスク２２の外径
は入力ディスク２０の外径より小さく形成でき、各ディ
スク２０、２１の形状を非対称に形成することによっ
て、出力ディスク２２の小型軽量化が可能となる。

【００４８】次に軸力発生機構１２について説明する。
入力軸１１と入力ディスク２０との間に設けられた軸力
発生機構１２は、入力軸１１と共に回転するディスク形
状の回転カム１３を有し、回転カム１３および入力ディ
スク２０が対向する面には周方向に沿って面間隔が連続
的に変化するように波状のカム面１３ａ、２０ａが複数
等間隔でそれぞれ形成されている。カム面１３ａ、２０
ａの間には複数のカムローラ１４が両面に接触するよう
に介在し、定常状態でカム面１３ａ、２０ａの谷位置に
位置している。回転カム１３、カムローラ１４および入
力ディスク２０が互いに所定の押圧力で密着するよう
に、たとえば入力軸１１が皿ばね等（不図示）によって
入力ディスク２０側に押圧されている。

【００４９】リテーナ１５は、円板にカムローラ１４の
外形より僅かに大きい矩形状の保持孔を周方向に沿って
複数等間隔で形成したものであり、これらの保持孔にカ
ムローラ１４を装着することによって、カムローラ１４
の回転を許容しつつ、カムローラ１４同士の相対位置を
保持する。

【００５０】回転カム１３の中心は中空状に形成され、
ここに回転中心を規定するための貫通軸部材１８が挿入
されている。貫通軸部材１８には軸力変動を吸収する皿
ばね１６と、スラストベアリング１７とが装着され、回
転カム１３と入力ディスク２０との間に介在して回転カ
ム１３の軸振れを防止している。

【００５１】軸力発生機構１２の動作について説明す
る。軽負荷状態で回転カム１３および入力ディスク２０
が定常回転している場合は、カムローラ１４はカム面１
３ａ、２０ａの谷に位置した状態で回転カム１３および
入力ディスク２０と一体的に公転する。

【００５２】次に入力軸１１に正のトルクが加わると、
回転カム１３が入力ディスク２０より先行して回転しよ
うとするため、両者の相対的角変位に伴ってカムローラ
１４が周方向に転がり、カム面１３ａ、２０ａの斜面を
乗り上がろうとする。すると、カム面１３ａ、２０ａの
面間隔が広がろうとして、入力ディスク２０が回転軸方
向に押圧されて、軸力を発生する。こうして回転カム１
３および入力ディスク２０のトルク差にほぼ比例した軸
力を発生することができる。

【００５３】軸力発生機構１２で発生した軸力は、入力
ディスク２０を介して押付力Ｆａとして伝動ローラ２１
を押圧する。入力ディスク２０の面２０ｂおよび伝動ロ
ーラ２１が接触する接点Ａから傾転中心Ｍに向かう力が
伝動ローラ２１に対する有効押付力Ｆｐとなる。出力デ
ィスク２２においても同様に、面２２ａおよび伝動ロー
ラ２１が接触する接点Ｂから傾転中心Ｍに向かう力が伝
動ローラ２１に対する有効押付力Ｆｑとなる。トラニオ
ン３２は、２つの有効押付力Ｆｐ、Ｆｑと釣合う力で伝
動ローラ２１を支持する。

【００５４】伝動ローラ２１が傾転すると、接点Ａにお
ける接線Ｔａと押付力Ｆａとが成す角度αも変化するた
め、有効押付力Ｆｐ、Ｆｑは傾転角に応じて変化する。
そのため、伝動ローラ２１の傾転角が変化する範囲に渡
って、各ディスク２０、２２と伝動ローラ２１の間に滑
りが生じないように、一定以上の有効押付力Ｆｐ、Ｆｑ
が印加されるように軸力が調整される。

【００５５】図５は、定速駆動装置１０の第２実施形態
を示す構成図である。トラクション変速機構は、入力デ
ィスク２０、出力ディスク２２および伝動ローラ２１な
どで構成され、図４と同様な構成であるので重複説明を
省く。

【００５６】本実施形態では、出力ディスク２２側に軸
力発生機構４５が設けられる。出力ディスク２２と出力
軸２３との間に設けられた軸力発生機構４５は、出力軸
２３と共に回転するディスク形状の回転カム４３を有
し、出力ディスク２２および回転カム４３が対向する面
には周方向に沿って面間隔が連続的に変化するように波
状のカム面２２ｂ、４３ａが複数等間隔でそれぞれ形成
されている。カム面２２ｂ、４３ａの間には複数のカム
ローラ４２が両面に接触するように介在し、定常状態で
カム面２２ｂ、４３ａの谷位置に位置している。回転カ
ム４３、カムローラ４２および出力ディスク２２が互い
に所定の押圧力で密着するように、たとえば出力軸２３
が皿ばね等（不図示）によって出力ディスク２２側に押
圧されている。

【００５７】リテーナ４４は、円板にカムローラ４２の
外形より僅かに大きい矩形状の保持孔を周方向に沿って
複数等間隔で形成したものであり、これらの保持孔にカ
ムローラ４２を装着することによって、カムローラ４２
の回転を許容しつつ、カムローラ４２同士の相対位置を
保持する。

【００５８】軸力発生機構４５の動作について説明す
る。軽負荷状態で出力ディスク２２および回転カム４３
が定常回転している場合は、カムローラ４２はカム面２
２ｂ、４３ａの谷に位置した状態で出力ディスク２２お
よび回転カム４３と一体的に公転する。

【００５９】次に出力ディスク２２に正のトルクが加わ
ると、出力ディスク２２が回転カム４３より先行して回
転しようとするため、両者の相対的角変位に伴ってカム
ローラ４２が周方向に転がり、カム面２２ｂ、４３ａの
斜面を乗り上がろうとする。すると、カム面２２ｂ、４
３ａの面間隔が広がろうとして、回転カム４３が回転軸
方向に押圧されて、軸力を発生する。こうして出力ディ
スク２２および回転カム４３のトルク差にほぼ比例した
軸力を発生することができる。

【００６０】軸力発生機構４５で発生した軸力は、出力
ディスク２２を介して押付力Ｆｂとして伝動ローラ２１
を押圧する。このとき変速比が大きく、伝動ローラ２１
の傾転角が大きい場合、出力ディスク２２の面２２ａお
よび伝動ローラ２１が接触する接点Ｂにおける接線Ｔｂ
は、ディスク回転軸の方向、すなわち押付力Ｆｂとの成
す角度αが小さくなる。そのため出力ディスク２２の面
２２ａが伝動ローラ２１に対してくさびのように浅い角
度で押し付けるようになり、その結果、小さい押付力Ｆ
ｂで大きな有効押付力Ｆｑを得ることができる。

【００６１】図６は、定速駆動装置１０の第３実施形態
を示す構成図である。トラクション変速機構は、入力デ
ィスク２０、出力ディスク２２および伝動ローラ２１な
どで構成され、図４と同様な構成であるので重複説明を
省く。また、出力側の軸力発生機構４５も図５と同様な
構成である。

【００６２】本実施形態では、図４に示した入力側の軸
力発生機構１２の代わりに、伝動ローラ２１に連結して
入力ディスク２０側に引き寄せることによって、伝動ロ
ーラ２１の押付力を発生する押付力発生機構５０が設け
られる。

【００６３】押付力発生機構５０は、一端が伝動ローラ
２１の傾転軸３３を回転自在に支持し、他端が伝動ロー
ラ２１の回転軸およびディスク回転軸の両方を含む平面
（図６の紙面）に対して平行な面内、すなわち各回転軸
に対して垂直な軸回りに首振り自在に支持されたヨーク
部材５２と、上側および下側のヨーク部材５２を同軸で
軸支するための支持軸５１と、支持軸５１をディスク回
転軸方向に沿って入力ディスク２０側に引き寄せるリニ
ア型アクチュエータなどで構成される。

【００６４】傾転軸３３は傾転中心Ｍを通って両側（紙
面の表側と裏側）に延出しており、１対のヨーク部材５
２が伝動ローラ２１を挟むように、傾転軸３３を両軸受
けで支持している。下側の伝動ローラ２１も同様に１対
のヨーク部材５２で軸支され、たとえば伝動ローラ２１
が上下２つ配置される場合には計４本のヨーク部材５２
が１本の支持軸５１に軸支される。

【００６５】支持軸５１を引っ張るためのアクチュエー
タは、支持軸５１と連動する中空状のロッド６７と、イ
ンナーレース６１およびアウターレース６２から成り、
ロッド６７に軸方向の力を印加するためのボールねじ６
０と、インナーレース６１に軸回りトルクを発生するモ
ータ６５などで構成される。

【００６６】入力軸１１は先端がスプライン軸に形成さ
れ、先端から入力ディスク２０に至る途中が中空状に形
成されており、この中空内部空間にアクチュエータが配
置される。入力軸１１および入力ディスク２０は一体的
に形成され、アンギュラ軸受４１を介してハウジングに
軸支されて軸方向変位が規制される。

【００６７】ロッド６７とインナーレース６１とはボー
ルベアリングを介してねじ溝で係合しており、インナー
レース６１の回転変位がロッド６７の軸方向変位に変換
される。なお、ロッド６７とインナーレース６１との間
にはプリロード用のばね６３が配置される。インナーレ
ース６１とアウターレース６２とはボールベアリングを
介して円周溝で係合しており、アウターレース６２はイ
ンナーレース６１の軸回り回転を許容するとともに、イ
ンナーレース６１に作用する軸方向の力を支持する。

【００６８】アウターレース６２は、入力軸１１の中空
部の内面にローラベアリング６４を介して支持され、入
力軸１１の回転を許容しつつ、アウターレース６２に作
用する軸方向の力が入力軸１１によって支持される。モ
ータ６５は、たとえばステッピングモータ等で構成さ
れ、モータ６５の本体側がアウターレース６２に固定さ
れ、回転軸６６がインナーレース６１に係合し駆動す
る。モータ６５に電力を供給するためのリード線６９
は、モータ６５、回転軸６６およびロッド６７の軸中心
に形成された中空部を通って、出力ディスク２２の手前
付近で外部に引き出される。また、アウターレース６２
と貫通軸部材１８との間には、アウターレース６２の回
転を止めるための回転止め部材６８が設けられ、貫通軸
部材１８も回転しないようにハウジングに固定される。
なお、モータ６５として電気的なモータの他に油圧モー
タ等も利用可能であり、さらにリニア型のモータを使用
した場合にはボールねじ６０を省略できる。また、モー
タ６５およびボールねじ６０の代わりに、全体を油圧ピ
ストンに置換えることも可能である。

【００６９】次に動作を説明する。モータ６５の回転軸
６６がたとえば右回りの回転トルクを発生すると、イン
ナーレース６１に伝達され、ねじ溝を介してロッド６７
をモータ６５側に引き寄せる力が作用する。すると、支
持軸５１がヨーク部材５２の根元を引き寄せて、さらに
ヨーク部材５２が伝動ローラ２１を入力ディスク２０側
に引き寄せ、伝動ローラ２１の押付力は増加する。

【００７０】逆に、モータ６５の回転軸６６がたとえば
左回りの回転トルクを発生すると、インナーレース６１
を介してロッド６７を出力ディスク２２側に押し込む力
が作用する。すると、ヨーク部材５２の引っ張り力が減
少して、伝動ローラ２１の押付力は減少する。

【００７１】このように伝動ローラ２１の押付力を発生
する押付力発生機構５０をディスク回転軸とは別個に設
けることが可能になり、しかもアクチュエータがヨーク
部材５２を介して伝動ローラ２１を直接引き寄せるよう
になるため、ローラ押付力の制御が高精度かつ容易にな
る。

【００７２】図７は、定速駆動装置１０の第４実施形態
を示す構成図である。トラクション変速機構は、入力デ
ィスク２０、出力ディスク２２および伝動ローラ２１な
どで構成され、図４と同様な構成であるので重複説明を
省く。

【００７３】本実施形態では、伝動ローラ２１の押付力
を発生する押付力発生機構５０をトラニオン３２に組み
込んでいる。トラニオン３２は、スラスト軸受３０およ
びラジアル軸受３１を介して伝動ローラ２１を回転自在
に軸支している。トラニオン３２はピストン１０２およ
びシリンダから成る油圧アクチュエータとして構成さ
れ、ピストン１０２を挟む油圧室１０３、１０４の内部
圧力を外部から制御することによって、ピストン１０２
が伝動ローラ２１の回転軸方向に押付力Ｆａを発生し、
伝動ローラ２１を各ディスク２０、２２に向けて押圧す
る。

【００７４】こうした構成によって、押付力Ｆａは、外
部から任意に制御可能になり、しかも伝動ローラ２１の
傾転角に依存しなくなるため、入力トルクに応じた充分
な押付力Ｆａを発生でき、有効押付力Ｆｐ、Ｆｑが安定
に作用する。その結果、伝動ローラ２１と各ディスク２
０、２２との間のトルク伝達が確実に行われる。

【００７５】図８は、定速駆動装置１０の第５実施形態
を示す構成図である。トラクション変速機構は、入力デ
ィスク２０、出力ディスク２２および伝動ローラ２１な
どで構成され、図４と同様な構成であるので重複説明を
省く。

【００７６】本実施形態では、図７と同様に、伝動ロー
ラ２１の押付力を発生する押付力発生機構５０をトラニ
オン３２に組み込んでいる。トラニオン３２はモータ１
１０、固定ねじ部１１２および可動ねじ部１１３から成
るリニアアクチュエータとして構成される。モータ１１
０の出力軸１１１に形成された固定ねじ部１１２と伝動
ローラ２１を軸支する可動ねじ部１１３とが互いに歯合
している。モータ１１０の回転トルクが外部から制御さ
れると、可動ねじ部１１３は伝動ローラ２１の回転軸方
向に押付力Ｆａを発生し、伝動ローラ２１を各ディスク
２０、２２に向けて押圧する。

【００７７】こうした構成によって、押付力Ｆａは、外
部から任意に制御可能になり、しかも伝動ローラ２１の
傾転角に依存しなくなるため、入力トルクに応じた充分
な押付力Ｆａを発生でき、有効押付力Ｆｐ、Ｆｑが安定
に作用する。その結果、伝動ローラ２１と各ディスク２
０、２２との間のトルク伝達が確実に行われる。

【００７８】また、図６〜図８に示す押付力発生機構５
０の動作を図１の制御計算機９０で制御することによっ
て、エンジン状態量に応じて伝動ローラ２１の押付力を
制御できる。そのため、エンジンの出力トルクが大きく
なると押付力を高めて、出力トルクが小さい場合やエン
ジン停止の場合には押付力を弱くするなど、必要に応じ
て押付力を調整できるため、トラクション変速機構の寿
命を延ばすことができる。

【００７９】

【発明の効果】以上詳説したように本発明によれば、入
力軸と出力軸との間に変速比が連続可変であるトラクシ
ョン変速機構を設けることによって、出力軸回転数と入
力軸回転数との関係を連続的に制御することができる。
さらに、トラクション変速機構の変速比を制御するため
の回転数制御手段を設けて、出力軸回転数が一定になる
ようにフィードバック動作を行うことによって、入力軸
回転数の変動を解消できる。従って、航空機エンジンの
回転数が大きく変動した場合でも、航空機用発電機を一
定回転数で駆動することができる。

【００８０】また、トラクション変速機構は、小型軽量
で低損失の変速機構を実現することができ、また、こう
したトラクション変速機構をエンジン出力のように高速
回転する伝達系に連結することによって、最大許容トル
クが小さくて済むため、装置全体の小型軽量化に寄与す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る航空機用発電装置の一例を示す構
成図である。

【図２】本発明に係る航空機用発電装置の他の例を示す
構成図である。

【図３】本発明に係る航空機用発電装置のさらに他の例
を示す構成図である。

【図４】定速駆動装置１０の第１実施形態を示す構成図
である。

【図５】定速駆動装置１０の第２実施形態を示す構成図
である。

【図６】定速駆動装置１０の第３実施形態を示す構成図
である。

【図７】定速駆動装置１０の第４実施形態を示す構成図
である。

【図８】定速駆動装置１０の第５実施形態を示す構成図
である。

【符号の説明】

１ 航空機用発電装置 ２ 発電機 １０ 定速駆動装置 １１ 入力軸 １２、４５ 軸力発生機構 １３、４３ 回転カム １４、４２ カムローラ １５、４４ リテーナ ２０ 入力ディスク ２１ 伝動ローラ ２２ 出力ディスク ２３ 出力軸 ５０ 押付力発生機構 ５２ ヨーク部材 ９０ 制御計算機

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ１６Ｈ 59:42 63:06 (56)参考文献 特開 昭51−17770（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−157483（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−288455（ＪＰ，Ａ) 実公 昭46−24753（ＪＰ，Ｙ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F16H 59/00 - 61/12 F16H 61/16 - 61/24 F16H 63/40 - 63/48 F16H 15/38

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 航空機エンジンからの駆動トルクが供給
   される入力軸と、 該入力軸と連結し、変速比が連続可変であるトラクショ
   ン変速機構と、 該トラクション変速機構によって変速された駆動トルク
   を航空機用発電機に供給するための出力軸と、 出力軸が所定回転数を保つように、トラクション変速機
   構の変速比を制御するための回転数制御手段とを備え、 前記トラクション変速機構は、入力軸と連動する入力デ
   ィスクと、 出力軸と連動する出力ディスクと、 入力ディスクおよび出力ディスクの間に介在する伝動ロ
   ーラと、 伝動ローラおよび入力ディスクの各回転軸に対して垂直
   な軸回りに伝動ローラを首振り自在に支持するためのヨ
   ーク部材と、 ヨーク部材を入力ディスクの回転軸に沿って引張り、伝
   動ローラを入力ディスク側に引き寄せることによって伝
   動ローラの押付力を発生するためのアクチュエータとを
   含むことを特徴とする航空機用発電機の定速駆動装置。
2. 【請求項２】 航空機エンジンからの駆動トルクが供給
   される入力軸と、 該入力軸と連結し、変速比が連続可変であるトラクショ
   ン変速機構と、 該トラクション変速機構によって変速された駆動トルク
   を航空機用発電機に供給するための出力軸と、 出力軸が所定回転数を保つように、トラクション変速機
   構の変速比を制御するための回転数制御手段とを備え、 前記トラクション変速機構は、入力軸と連動する入力デ
   ィスクと、 出力軸と連動する出力ディスクと、 入力ディスクおよび出力ディスクの間に介在する伝動ロ
   ーラと、 伝動ローラから入力ディスクおよび出力ディスクに対し
   て、伝動ローラの回転軸方向に押付力を発生する押付力
   発生機構を備えることを特徴とする航空機用発電機の定
   速駆動装置。
3. 【請求項３】 前記回転数制御手段は、 出力軸の回転数を検出するための回転数検出手段と、 該回転数検出手段からの検出信号に基づいて、トラクシ
   ョン変速機構の変速比を制御するための制御回路とで構
   成されることを特徴とする請求項１または２記載の航空
   機用発電機の定速駆動装置。
4. 【請求項４】 前記制御回路は、航空機エンジンの動作
   状態を示すエンジン状態量が入力され、エンジン状態量
   の変化に基づいて入力軸回転数の変化を予測して、出力
   軸回転数を安定化することを特徴とする請求項３記載の
   航空機用発電機の定速駆動装置。
5. 【請求項５】 請求項１または２記載の定速駆動装置
   と、 出力軸によって駆動され、電力を発生するための発電機
   とを備えることを特徴とする航空機用発電装置。
6. 【請求項６】 入力軸と連動する入力ディスクと、 出力軸と連動する出力ディスクと、 入力ディスクおよび出力ディスクの間に介在する伝動ロ
   ーラと、 伝動ローラおよび入力ディスクの各回転軸に対して垂直
   な軸回りに伝動ローラを首振り自在に支持するためのヨ
   ーク部材と、 ヨーク部材を入力ディスクの回転軸に沿って引張り、伝
   動ローラを入力ディスク側に引き寄せることによって伝
   動ローラの押付力を発生するためのアクチュエータとを
   含むことを特徴とするトラクション変速装置。
7. 【請求項７】 入力軸と連動する入力ディスクと、 出力軸と連動する出力ディスクと、 入力ディスクおよび出力ディスクの間に介在する伝動ロ
   ーラと、 伝動ローラから入力ディスクおよび出力ディスクに対し
   て、伝動ローラの回転軸方向に押付力を発生する押付力
   発生機構を備えることを特徴とするトラクション変速装
   置。